超級電容器：碳基電化學電容器的現(xiàn)論

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（1）《超級電容器：材料、系統(tǒng)及應用》正版圖書
超級電容器是介于電解電容器和電池之間的一種新型儲能器件，具有循環(huán)壽命長、可大電流充放電等特點，其應用市場廣闊，是新能源領域的研究熱點。本書共有14章，第1～3章分別介紹電化學的基礎知識、超級電容器概述以及電化學表征技術；第4～6章分別介紹了雙電層電容器及其電極材料、雙電層的電化學理論發(fā)展以及贗電容及其電極材料；第7、8章介紹了水系介質和有機介質中的混合電容器及非對稱電容器；第9章介紹了離子液體型超級電容器；第10～13章分別介紹了超級電容器的產業(yè)化制造、模型、測試以及可靠性分析；第14章介紹了超級電容器的應用。各章節(jié)之間力求既相對獨立，又相互聯(lián)系，在內容上是一個整體。

叢書編者序
前言
叢書主編簡介
原書編者簡介
貢獻者列表
第1章電化學基本原理1
11平衡態(tài)電化學1
111自發(fā)化學反應1
112吉布斯自由能最小化1
113化學平衡和電化學電位間的橋接2
114E與ΔGr間的關系2
115能斯特方程3
116平衡態(tài)的電池3
117標準電位4
118使用能斯特方程——Eh-pH圖4
12離子5
121溶液中的離子5
1211離子-溶劑相互作用6
1212熱力學6
122玻爾或簡單連續(xù)介質模型6
1221玻爾方程的證明7
123水的結構7
1231離子附近水的結構8
1232離子-偶極子模型8
1233空穴形成9
1234集群的破壞9
1235離子-偶極子作用9
1236玻爾能量10
1237確定空穴中溶劑化離子的位置10
1238剩余的水分子10
1239與實驗對比10
12310離子-四極模型11
12311誘導偶極子作用11
12312結果11
12313質子的水合焓12
124溶劑化數(shù)12
1241絡合數(shù)12
1242主要的溶劑化數(shù)12
125活度及活度系數(shù)12
1251逸度（f ′）12
1252非電解質稀溶液13
1253活度（α）13
1254標準態(tài)13
1255無限稀釋14
1256溶劑活度的測量14
1257溶質活度的測量14
1258電解液活度14
1259平均離子數(shù)15
12510f、γ和Υ之間的關系15
126離子-離子作用16
1261引言16
1262計算ψ2的德拜-休克爾模型16
1263泊松-玻耳茲曼方程17
1264電荷密度17
1265泊松-玻耳茲曼方程的求解18
1266計算Δμi-118
1267德拜長度K-1或LD18
1268活度系數(shù)19
1269與實驗對比19
12610德拜-休克爾極限法則的近似20
12611最接近距離20
12612活度系數(shù)的物理解釋21
127濃電解質溶液21
1271斯托克-羅賓遜處理21
1272離子-水合修正21
1273濃度修正22
1274斯托克-羅賓遜方程22
1275斯托克-羅賓遜方程的評估22
128離子對的形成23
1281離子對23
1282福斯處理23
129離子動力學24
ⅩⅦ目錄超級電容器：材料、系統(tǒng)及應用1291離子淌度與遷移數(shù)24
1292擴散25
1293菲克第二定律26
1294擴散統(tǒng)計學27
13電化學動力學28
131原理綜述28
1311電勢28
1312良導體中的電勢28
1313良導體中的電荷28
1314電荷間的作用力28
1315電荷聚集產生的電勢29
1316兩接觸相間的電勢差（Δ）29
1317電化學電勢（μ）30
132靜電荷界面或雙電層30
1321界面30
1322理想極化電極31
1323亥姆霍茲模型31
1324古伊-查普曼模型或擴散模型32
1325斯特恩模型34
1326博克里斯、德瓦納罕和穆勒模型36
1327電容的計算38
133界面上的電荷傳輸39
1331過渡態(tài)理論39
1332氧化還原電荷轉移反應39
1333電荷轉移的行為42
1334巴特勒-沃爾摩方程44
1335以標準速率常數(shù)（k0）的形式表示I44
1336k0和I0間的關系44
134多步反應45
1341多步巴特勒-沃爾摩方程45
1342機理法則46
1343I0對濃度的依存關系47
1344電荷轉移電阻（Rct）47
1345整個電池的電壓48
135質量傳輸控制49
1351擴散和遷移49
1352限制電流密度（IL）50
1353旋轉圓盤電極51
進一步的閱讀材料51
ⅩⅧ第2章電化學電容器的概述56
21引言56
22電容器的原理57
23電化學電容器57
231雙電層電容器60
2311雙電層與多孔材料模型61
2312雙電層電容器的構造62
232贗電容電化學電容器69
2321導電聚合物70
2322過渡金屬氧化物74
2323鋰離子電容器79
24小結80
致謝81
參考文獻81
第3章電化學技術90
31電化學設備90
32電化學單元91
33電化學界面：超級電容器92
34常用的電化學技術93
341暫態(tài)技術93
3411循環(huán)伏安技術93
3412恒電流循環(huán)技術96
342穩(wěn)態(tài)技術97
3421電化學阻抗譜97
3422超級電容器阻抗99
參考文獻105
第4章雙電層電容器及其所用碳材料107
41引言107
42雙電層108
43雙電層電容器的碳材料類型110
ⅩⅨ431活性炭粉末110
432活性炭纖維112
433碳納米管112
434炭氣凝膠112
44電容與孔尺寸112
45離子去溶劑化的證據(jù)115
46性能限制：孔徑進入度或孔隙飽和度120
461孔徑進入度的限制120
462孔隙飽和度對電容器性能的限制122
47微孔碳材料之外的雙電層電容125
471純離子液體電解質中的微孔碳材料125
472離子液體溶液中額外的電容128
473孔隙中的離子捕獲129
474離子的嵌入/插層130
48小結131
參考文獻132
第5章碳基電化學電容器的現(xiàn)代理論135
51引言135
511碳基電化學電容器135
512雙電層電容器的組成136
52經(jīng)典理論139
521界面上的緊密層139
522電解液中的擴散層140
523電極上的空間電荷層141
53近期研究進展142
531表面曲率效應下的后亥姆霍茲模型142
5311內嵌式電容器模型142
5312層次孔狀多孔碳模型150
5313Exohedral電容器模型151
532GCS模型之外的雙電層電容器理論154
533石墨化碳材料的量子電容154
534分子動力學模擬155
5341水系電解液中的雙電層156
5342有機電解液中的雙電層158
5343室溫離子液體中的雙電層159
54小結162
致謝163
參考文獻164
ⅩⅩ第6章具有贗電容特性的電極材料168
61引言168
62導電聚合物在超級電容器中的應用168
63金屬氧化物/碳復合材料172
64碳網(wǎng)絡中雜原子的贗電容效應174
641富氧的碳174
642富氮的碳174
65帶有電吸附氫的納米多孔碳179
66電解質溶液-法拉第反應的來源182
67小結——贗電容效應的優(yōu)點與缺點187
參考文獻188
第7章有機介質中的鋰離子混合型超級電容器193
71引言193
72傳統(tǒng)雙電層電容器的電壓限制193
73混合電容器系統(tǒng)195
731鋰離子電容器197
732納米混合電容器198
74納米混合電容器的材料設計201
75小結206
參考文獻206
第8章水系介質中的非對稱器件和混合器件208
81引言208
82水系混合（非對稱）器件210
821原理、要求和限制210
822活性炭/PbO2器件212
823活性炭/Ni(OH)2混合器件217
824基于活性炭和導電聚合物的水系混合器件218
83水系非對稱電化學電容器220
831原理、要求和限制220
832活性炭/MnO2器件222
833其他MnO2基的非對稱器件或混合器件225
834碳/碳水系非對稱器件225
835碳/RuO2器件227
84氧化釕-氧化鉭混合電容器229
85展望229
參考文獻230
ⅩⅩⅠ第9章基于無溶劑的離子液體的雙電層電容器236
91引言236
92碳電極/離子液體界面237
93離子液體239
94碳電極242
95超級電容器244
96小結247
離子液體代碼247
詞匯表248
參考文獻249
第10章產業(yè)化超級電容器的制造252
101引言252
102單元組成254
1021電極設計及其組成254
10211集流體254
10212超級電容器用活性炭256
10213產業(yè)化超級電容器用的工業(yè)活性炭260
10214活性炭的粒徑分布及其優(yōu)化262
10215粘結劑264
10216導電添加劑266
1022電解液267
10221電解液對性能的影響267
10222液態(tài)電解液及其存留的問題279
10223離子液體電解液280
10224固態(tài)電解質280
1023隔膜281
10231隔膜的要求281
10232纖維素隔膜和聚合物隔膜281
103單元的設計283
1031小尺寸元件284
1032大型單元284
10321高功率型單元285
ⅩⅩⅡ10322能量型單元286
10323軟包型單元設計286
10324單元設計的爭執(zhí)：方形單元和圓柱狀單元287
10325水系介質單元288
104模塊設計288
1041基于牢固型單元的大型模塊289
10411單元間的金屬連接289
10412模塊的電終端290
10413模塊的絕緣體290
10414單元的平衡和其他信息探測290
10415模塊外殼291
1042基于軟包電容器的大型模塊292
1043在水系電解液中工作的大型模塊294
1044基于非對稱技術的其他模塊294
105小結與展望295
參考文獻296
第11章超級電容器在電、熱和老化限制條件下的模型尺寸和熱管理305
111引言305
112電學特性306
1121C和ESR測試306
11211時域中的容量和串聯(lián)電阻特性306
11212頻域中的容量和串聯(lián)電阻特性306
1122超級電容器性質、性能及特征307
11221容量和ESR隨電壓的變化307
11222容量和ESR隨溫度的變化308
11223自放電與漏電流309
1123Ragone圖理論311
11231匹配阻抗312
11232負載可用功率,Ragone方程313
1124能量性能和恒流放電316
1125恒功率下的能量性能與放電性能317
1126恒負載下的能量性能和放電性能320
1127效率320
113熱模型323
1131超級電容器的熱模型324
1132熱傳導324
1133熱邊界條件326
ⅩⅩⅢ1134熱對流傳熱系數(shù)327
1135求解過程328
1136BCAP0350實驗結果328
114超級電容器的壽命３３３
1141失效模式333
1142加速失效的因素——溫度和電壓334
1143失效的物理因素335
1144測試337
1145直流電壓測試337
1146電壓循環(huán)測試337
115確定超級電容器模塊尺寸的方法339
116應用340
1161燃料電池汽車的電源管理341
11611問題說明341
11612燃料電池模型341
11613超級電容器模型342
1162優(yōu)化控制下的燃料電池汽車的電源管理342
11621無約束優(yōu)化控制342
11622漢密爾頓-雅可比-貝爾曼方程342
1163對燃料電池汽車功率與單位功率的非平衡優(yōu)化控制345
11631對燃料電池的功率限制345
11632對燃料電池單位功率的限制346
1164通過優(yōu)化相關聯(lián)的滑?？刂七M行燃料電池汽車的電源管理349
1165小結350
參考文獻351
第12章電化學電容器的測試355
121引言355
122DC測試程序概述355
1221USABC測試程序356
1222IEC測試程序357
1223UC Davis測試程序358
123碳/碳基器件測試程序的應用359
1231電容360
1232電阻361
1233能量密度364
1234功率容量366
1235脈沖循環(huán)測試368
ⅩⅩⅣ124混合電容器、贗電容器的測試369
1241電容370
1242電阻371
1243能量密度372
1244功率特性和脈沖循環(huán)測試372
125交流阻抗和直流測試的關系372
126超級電容數(shù)據(jù)分析的不確定性376
1261充電算法376
1262電容377
1263電阻377
1264能量密度377
1265功率容量377
1266循環(huán)效率379
127小結379
參考文獻379
第13章電化學電容器的可靠性381
131引言381
132可靠性的基本知識381
133電容器單元的可靠性381
134系統(tǒng)的可靠性385
135單元可靠性的評估388
136實際系統(tǒng)的可靠性396
1361單元電壓的不均勻性396
1362單元溫度的不均勻性398
137提高系統(tǒng)的可靠性403
1371減少單元壓力403
1372單元的燒損403
1373串聯(lián)中使用較少的單元403
1374使用長壽命單元403
1375實施維護404
1376增加冗余404
138系統(tǒng)設計實例405
ⅩⅩⅤ1381問題說明405
1382系統(tǒng)分析405
1383單元的可靠性407
參考文獻408
第14章電化學電容器的市場及應用409
141前言：原理與歷史409
142商業(yè)化設計：直流電源的應用410
1421雙極設計410
1422單元設計411
1423非對稱設計412
143能量儲存與能量收集應用414
1431運動和能量415
1432混合化：能量捕獲與再利用416
1433節(jié)能與能量效率418
1434引擎起動418
144技術與應用的結合419
145電網(wǎng)應用420
146小結421
參考文獻421
（2）《各種超級電容器：材料系統(tǒng)及應用技術內部資料匯編》正版光盤(2張)，有1000多頁內容,獨家資料
1  超級電容器的可極化電極炭材料及制備方法
2  碳納米管用于超級電容器電極材料
3  使用新材料的電極的超級電容器以及制做方法
4  超級電容器復合電極材料的制備方法
5  一種用于超級電容器RuO2涂層電極材料的熱處理工藝
6  用于超級電容器的碳納米管-聚苯胺復合材料的制備方法
7  一種超級電容器用 Ru/C 納米復合電極材料的制備方法
8  超級電容器用復合導電高分子電極材料的制備方法
9  一種復合氧化物電極材料及其制備方法和混合型超級電容器
10  一種用于超級電容器的復合碳基電極材料及其制備方法
11  天然礦物與納米碳管復合超級電容器電極材料及制備方法
12  活性炭沉積鎳氧化物作為超級電容器正極材料及制備方法
13  超級電容器RuO2涂層陰極薄膜材料的制備工藝
14  一種用于超級電容器的高中孔含量活性炭電極材料的制備方法
15  超級電容器用炭氣凝膠電極材料的常壓快速制備方法
16  一種以秸稈制作有機系超級電容器用活性炭材料的方法
17  多孔鑄型炭/聚苯胺超級電容器電極材料及其制備方法
18  超級電容器電極材料聚苯胺納米纖維的制備方法
19  一種用于超級電容器的鋰鹽摻雜態(tài)聚苯胺電極材料的制備方法
20  超級電容器用導電高分子電極材料的制備方法
21  用于超級電容器的活性炭電極材料及其制備方法
22  高比容量有機混合型超級電容器負極材料及其制備方法
23  一種超級電容器用介孔炭電極材料的制備方法
24  一種非對稱型電化學超級電容器及電極材料的制備方法
25  一種超級電容器用元素摻雜二氧化錳電極材料的制備方法
26  一種超級電容器多級孔炭電極材料的制備方法
27  一種用于離子液體超級電容器介孔碳電極材料的制備方法
28  一種用于超級電容器的聚苯胺/二氧化錳復合材料的制備方法
29  一種用于超級電容器的摻雜態(tài)聚苯胺電極材料及其制備方法
30  超級電容器電極材料納米氮化釩(VN)的制備方法
31  一種超級電容器材料NiO的合成方法
32  一種用于制備超級電容器RuO2電極材料的涂敷熱分解工藝
33  一種富氧超級電容器碳質電極材料的制備方法
34  一種超級電容器電極材料及其制備
35  氧化石墨烯/聚苯胺超級電容器復合電極材料及其制備方法、用途
36  一種超級電容器極板材料及其制備方法
37  一種用于制備超級電容器RuO2電極材料的電沉積工藝
38  一種超級電容器用多孔炭電極材料的制備方法
39  超級電容器和電池的復合正極材料的制備方法
40  超級電容器用導電高分子修飾活性碳電極材料的制備方法
41  一種用于超級電容器的SnS/MCNT納米復合電極材料及其制備方法
42  一種用于超級電容器的含硫氧化錳電極材料及其制備方法
43  一種超級電容器用元素摻雜二氧化錳電極材料的制備方法
44  一種超級電容器用高性能骨架碳材料的制備方法
45  超級電容器用電極材料及該電極材料的制備方法
46  以單層石墨材料為電極材料的超級電容器
47  一種氧化亞鎳/硅納米線及應用于制備可集成超級電容器電極材料
48  超級電容器用聚吡咯/聚噻吩衍生物復合導電高分子材料的制備方法
49  一種高電位超級電容器電極材料及其制備方法
50  一種高比能量超級電容器碳質電極材料的制備方法
51  一種超級電容器微孔炭材料的制備方法
52  一種超級電容器用石墨烯/Ru納米復合材料及其制備方法
53  一種超級電容器用聚苯胺納米纖維電極材料的制備方法
54  一種多孔炭超級電容器電極材料及其制備方法
55  一種超級電容器用活性炭電極材料的制備方法
56  一種超級電容器二氧化錳電極材料摻雜改性的方法
57  用于超級電容器電極的多孔成型木炭/金屬氧化物復合材料的制備方法
58  一種超級電容器電極材料二氧化錳的制備方法
59  磺化碳納米管負載聚苯胺納米棒超級電容器電極材料的制備方法
60  碳復合金屬氮化物電極材料及非對稱電化學超級電容器
61  基于MnO2與PPy/F-CNTs復合物材料的非對稱超級電容器
62  一種石墨烯基柔性超級電容器及其電極材料的制備方法
63  一種聚苯胺基含氮碳納米管超級電容器電極材料及其制備方法
64  一種制備超級電容器電極材料用含氮多孔炭材料的方法
65  用于超級電容器電極的多孔碳薄膜材料的制備方法
66  用于超級電容器電極的介孔碳復合材料的制備方法
67  用于金屬-空氣電池、燃料電池元和超級電容器的電極材料
68  一種超級電容器用高比電容活性炭電極材料的生產方法
69  碳基復合電極材料及其制備方法和在超級電容器中的應用
70  超級電容器用活性炭電極材料的制備方法
71  超級電容器和二次電池正極材料二氧化錳的制備方法
72  泡沫鎳原位制備CuO的超級電容器電極材料的方法
73  一種自支撐超級電容器電極材料及其制備方法
74  一種復合型超級電容器電極材料的制備方法
75  一種用于超級電容器的活性炭/低維鈦氧化物復合電極材料
76  超級電容器用活性炭/金屬氮化物復合電極材料的制法
77  超級電容器鈦酸鋰復合負極材料制備方法
78  一種超級電容器電極材料的制備方法
79  一種超級電容器用多孔炭材料的制備方法
80  以高硫石油焦制備超級電容器碳電極材料的方法
81  超級電容器半球狀活性炭電極材料的制備方法
82  超級電容器氧化錳材料的制備方法
83  超級電容器用氧化錳電極材料的溶劑熱制備方法
84  一種復合材料及其作為超級電容器電極材料的用途
85  一種超級電容器用柔性電極材料的制備方法
86  一種超級電容器隔膜材料的制備方法
87  石墨烯/聚3-(4-氟苯基)噻吩復合材料及其制備方法、超級電容器
88  超級電容器用花狀二氧化錳電極材料及其制備方法
89  一種用棉稈基活性炭材料制備超級電容器電極材料的方法
90  制備超級電容器二氧化錳-氫氧化鎳復合電極材料的方法
91  一種MnO2超長納米線超級電容器材料的制備方法
92  一種微生物處理的超級電容器用炭材料的制備方法
93  一種介孔碳納米片的制備方法及其作為超級電容器電極材料的應用
94  聚鄰苯二胺非膜材料的電化學合成方法及其在超級電容器中的應用
95  一種用于超級電容器的碳納米電極材料的純化方法
96  一種用于超級電容器的碳納米電極材料及其制備方法
97  納米碳化硅用于超級電容器電極材料
98  復合材料、薄膜電極和超級電容器制備
99  一種超級電容器用聚合物電極材料的制備方法
100  石墨烯/二氧化錳薄膜非對稱超級電容器電極材料的制備
101  超級電容器氫氧化鎳電極材料的制備方法
102  超級電容器電極用石墨烯/聚吡咯納米復合材料的制備方法
103  一種銀/石墨烯薄膜超級電容器電極材料的制備方法
104  用作超級電容器電極的石墨烯與硫化銀納米復合材料及制法
105  超級電容器電極材料二氧化錳的制備方法
106  一種超級電容器用碳基三元復合電極材料及其制備方法
107  一種超級電容器的石墨烯材料的制備方法
108  一種用于超級電容器電極材料的水溶性石墨烯及其制備方法
109  一種超級電容器電極材料及其制備方法
110  一種石墨烯/聚吡咯納米管復合材料以及一種以其為電極的超級電容器及其制備方法
111  一種超級電容器用四氧化三鈷納米材料及其制備方法
112  一種石墨烯/聚苯胺納米纖維復合材料及其制備方法及在超級電容器上的應用
113  一種石墨烯/聚苯胺納米纖維復合材料及其制備方法及在超級電容器上的應用
114  超級電容器用納米Ni(OH)2與Co(OH)2復合材料及制備方法
115  一種石墨烯/聚吡咯納米管復合材料以及一種以其為電極的超級電容器及其制備方法
116  超級電容器電極材料及制法和應用
117  超級電容器電極材料的制備方法、應用及超級電容器
118  一種超級電容器和電池復合正極材料的制備方法
119  基于石墨烯-碳納米管復合材料超級電容器的制備方法
120  一種可作為良好抑菌材料和超級電容器電極材料的硼酸鎳納米帶的制備和應用
121  一種超級電容器電極材料及其制備方法
122  制備石墨烯/氫氧化鈷超級電容器復合電極材料的方法
123  制備超級電容器用石墨烯-氫氧化鎳復合電極材料的方法
124  一種超級電容器的電極材料及超級電容器電極的生產方法
125  超級電容器正極材料稀土摻雜LiNi0.5Mn1.5O4的制備方法
126  一種石墨烯/多孔MnO2復合超級電容器電極材料及其制備方法
127  一種超級電容器用復合型活性炭電極材料
128  用于超級電容器電極的煙桿基多孔炭材料及制備方法
129  用來形成高能量密度超級電容器的活性炭材料的方法
130  用于高能量密度超級電容器的活性炭材料
131  一種超級電容器電極材料的預處理工藝及電極的制造方法
132  一種用于超級電容器的納米偏鈦酸摻雜聚苯胺復合電極材料的制備方法
133  一種多壁碳納米管/聚苯胺納米纖維復合材料超級電容器電極的制備方法
134  一種用共電沉積法制備超級電容器電極材料的方法
135  一種超級電容器氧化鈷電極材料的制備方法
136  一種基于納米多孔鈦骨架的超級電容器材料的制備工藝
137  一種超級電容器納米硅碳復合電極材料的制備方法
138  用紫菜制備超級電容器電極材料的方法
139  一種無定型鋁前體誘導制備水滑石基超級電容器材料的方法
140  一種超級電容器電極活性材料的制備方法
141  一種無模板電沉積法制備MnO2超級電容器材料的方法
142  一種超級電容器電極材料碳包覆氧化鎳NiO/C的制備方法
143  有機高分子超級電容器電極材料及其制備方法
144  石墨烯-聚苯胺超級電容器電極材料及其制備方法
145  用于超級電容器的納米復合薄膜電極材料及其制備方法
146  一種超級電容器電極材料NiCo2O4的制備方法
147  一種石墨烯/鋅鋁氧化物復合材料的制備方法及在超級電容器中的應用
148  超級電容器電極材料氫氧化鎳和石墨烯復合物的制備方法
149  超級電容器材料的制備方法
150  應用于MEMS超級電容器的復合膜電極材料的制備方法
151  一種基于納米介電材料層的高能量密度超級電容器
152  低成本制備超級電容器用MnO2/石墨烯復合電極材料的方法
153  一種超級電容器用納米多層介孔金屬氮化物/石墨烯復合材料及其制備方法
154  鐵元素摻雜二氧化錳超級電容器用電極材料的制備方法
155  棉纖維炭基材料的制備方法及其作為超級電容器電極材料的應用
156  一種超級電容器電極材料的制備方法
157  氮摻雜碳復合物材料的制備及其在超級電容器中的應用
158  Co3O4-Au-MnO2三維分級異質納米片陣列超級電容器材料的制備方法
159  一種多孔雜化NiO/Co3O4超級電容器電極材料的制備方法
160  MnO2納米棒長在Co3O4-Au納米片上的分級異質結構超級電容器材料的制備
161  一種超級電容器復合電極材料的制備方法
162  采用相變材料的超級電容器
163  一種Au-Co3O4復合納米片陣列超級電容器材料的制備
164  用于高能量密度超級電容器的鹵化活性炭材料
165  一種超級電容器電極材料氧化鎳的制備方法
166  一種超級電容器電極材料的制備方法
167  一種用于超級電容器的石墨化活性炭電極材料及制備方法
168  一種高倍率超級電容器復合電極材料及其制備方法